2009年的一项里程碑研究曾揭示,一种常见的肠道细菌与结肠癌之间存在关联。然而,这种细菌究竟如何一步步破坏肠道、诱发肿瘤,中间的关键环节始终缺失。如今,约翰斯·霍普金斯大学的研究团队终于补上了这块拼图。
这种细菌名为脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis),存在于多达20%的健康人体内。它能释放一种毒素破坏结肠内壁,引发慢性炎症,最终导致肿瘤生长。但科学家一直困惑于一个核心问题:这种毒素如何精准找到并附着在人体细胞上?
发表在《自然》杂志上的最新研究给出了答案。由约翰斯·霍普金斯金梅尔癌症中心、布隆伯格-金梅尔癌症免疫治疗研究所领衔的团队发现,脆弱拟杆菌毒素(BFT)必须先与一种名为claudin-4的宿主受体结合,才能对细胞造成伤害。
这一发现历经多年探索。论文资深作者、布隆伯格-金梅尔癌症免疫治疗教授Cynthia Sears博士表示:"我们曾多次尝试寻找这个受体,所以这是一个激动人心的时刻。"理解细菌毒素的作用机制,可能为检测和治疗相关疾病开辟新途径,包括腹泻、结肠癌和血流感染。
研究的关键突破来自基因筛选技术。Sears实验室的医学博士/博士候选人Maxwell White与哈佛医学院Matthew Waldor实验室合作,利用全基因组CRISPR筛选技术,系统性地关闭结肠上皮细胞中的基因。当claudin-4被移除后,BFT便无法与细胞结合,E-cadherin蛋白也安然无恙。
这一结果出乎研究团队意料。Sears指出,许多研究者曾推测受体可能是一种信号蛋白,比如G蛋白偶联受体,但claudin-4并不属于这类蛋白。早前的研究已证实BFT通过切割E-cadherin蛋白破坏肠道保护屏障,但毒素似乎并不直接附着于E-cadherin,暗示存在另一种机制。claudin-4的发现填补了这一空白。
基于这一机制,研究人员已经开发出一种分子诱饵,在动物研究中成功阻断了毒素的有害作用。这为预防脆弱拟杆菌对结肠的损害提供了一种潜在策略。从2009年的初步关联,到2024年受体机制的阐明,这项研究展示了基础科学问题如何逐步转化为潜在的治疗手段。
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